汽轮机调节油系统潜在故障及原因分析

发表时间:2020/12/15   来源:《科学与技术》2020年22期   作者:陈政
[导读] 汽轮机调节油系统是DEH数字电液调节系统的重要组成部分
        陈政
        四川广安发电有限责任公司??四川?广安??638000
        
        摘要:汽轮机调节油系统是DEH数字电液调节系统的重要组成部分,系统的动作直接与机组的稳定关联。例如,汽轮发电机的转速和负荷是通过改变调节汽阀的位置(开度)来控制的,而汽阀开度则靠汽轮机调节油来维持。因此,系统的安全、平稳和连续运行,是机组经济安全的必要条件,起着至关重要的作用。
        关键词:汽轮机;调节油系统;故障
        汽轮机调速系统的各部零件均有不同程度的磨损,整个调速系统已进入设备老化期,设备缺陷、备品备件的供应等问题日益突出。目前国际上及国内的工业汽轮机调速系统正在逐步采用电液控制系统,它的优点是控制精度及灵敏度均较高;易于实现调速系统的计算机自动控制;维护量较低;对油品清洁度等技术指标的要求也相对较低。因此,通过采用冗余双阀电液调速控制系统的技术改造,可以使气压机组的控制水平上一个档次,也解决了长期以来转速不稳、二次油压偏低、负荷波动较大等问题。
        发电厂汽轮机调节系统主要使用的是数字量的电液控制系统(DEH)。其中,重要组成部分EH系统,是以高压抗燃油(EH油)为介质,接受相应的指令信号,完成汽轮机的一系列的调节、安全等功能。在机组运行中出现的许多故障,都是由于EH油受到污染引起的。因此,EH油指标的运行管理及维护,对整台汽轮机的正常运行及安全具有重要意义。
        气压机调速系统在原机械液压式调速系统的基础上,保留了汽轮机本体部分、机械式超速跳闸装置OPC不变,保持汽轮机调节气阀、油动机、错油门、速关阀等部分不变,通过拆除调速器WOODWARD PG-PL、原有启动装置、齿轮箱等部件,更新调速油管为不锈钢材料,安装505调速器、冗余双阀电液组件、测速装置、速关控制组合3阀系统(三取二超速停车电磁阀)、速关阀行程监视器等新部件,将调速系统改造为电子液压式调速系统,提高了调速系统的控制精度及可靠度。另外通过改进气压机组联轴器及蓄能器的方式,改善了气压机组的运行参数,进而提高了气压机组的运行平稳性。
        1 几种常见易造成EH油油质污染的原因分析
        EH油的运行指标包括酸度、粘度、水含量、颗粒度、含氯量、电阻率等。
        其中,酸度、含水量、颗粒度指标是影响EH油油质的最主要的因素,其它指标也都受这三个指标的影响。所以,控制好酸度、含水量和颗粒度指标,是保证EH油正常运行的关键。
        1.1 酸度超标
        造成酸值升高的主要原因是EH油的氧化和水解反应。高温导致EH油氧化加剧,酸值增加。运行中EH油的工作温度一般可以通过冷油器控制,但由于设备及人为失误,超温现象时有发生。同时油在工作时流经主汽门、调节门等处油动机,由于高温蒸汽的热辐射,可使经过该处的油局部过热,加快EH油的劣化速度,使油的酸值迅速升高,腐蚀密封材料及伺服阀内部件等,从而影响系统正常运行。
        1.2 EH油中水分含量超标
        油中水分主要来源于自身老化和油箱顶部的空气滤清器。特别是空气滤清器,空气容易由此进入油箱,在内壁凝结成水珠混入油中。EH油遇水发生水解反应,生成酚和羧酸,同样易造成酸值升高。而生成的羧酸反过来又是水解反应的催化剂,如此形成了自催化反应,加剧水分含量和酸度超标。
        1.3 颗粒污染
        这些颗粒可能来自系统的加工、安装、最初注入的油,或由运行设备磨损、油质降解裂化产物和系统腐蚀等产生。EH油中颗粒度超标,将引起控制元件卡涩、失灵、节流孔堵塞,加快液压元件的磨损。特别是系统中的电液伺服阀对颗粒污染较敏感,其阀芯与阀套的配合间隙只有2μm,易卡、易堵。发生卡涩时,伺服阀喷嘴或阀芯被堵死,阀芯偏于一边,正负信号拒动作,无法控制和管理汽机阀门。此外,伺服阀的滤芯堵塞,伺服阀灵敏度和调节功能下降。
        2 EH油正常运行的预防控制措施
        EH油系统在正常运行时,必须加强运行控制,方能有效预防油质污染。


        2.1 严格控制EH油工作温度在40-55℃,不能超过60℃。
        针对局部过热,加强设备保温,杜绝蒸汽泄漏,从而减轻热辐射对流经该处的EH油的影响。必要时,可以对EH油箱处加装通风散热装置,强制降温。
        2.2 保证系统安装时各部位密封良好。
        尤其是油箱处,加装干燥过滤器,以便于吸收空气中的水分。
        2.3 加强对EH油的指标监测,定期对油质进行化验,保证各项指标均在标准范围之内。
        一旦指标超标,及时进行处理。
        3 EH油质污染后的处置
        由于EH油价格比较昂贵,如果油指标超标就更换新油,从运行成本考虑,是极为不经济的。对于一些油质轻度污染,是完全可以通过措施来降低污染度,达到满足正常运行需要的。
        3.1 对于轻微的酸度超标,可以通过系统配备的再生装置对油进行过滤。
        目前,系统原有的再生装置主要使用的是硅藻土过滤器和纤维素过滤器。硅藻土过滤器用于EH油的酸值控制。在酸度轻微超标的情况下,可以适当增加硅藻土滤芯的更换频次,降低EH油的酸值。但是硅藻土作为吸附剂,处理酸的能力有限。对于酸值超过0.3的EH油,基本就没有什么效果了。可以考虑通过使用处理酸能力更强的滤芯,如离子交换树脂过滤器、极性硅铝吸附剂等。如酸度超标严重或短期内连续更换几次滤芯过滤后,酸值仍居高不下,则需要更换新油。
        3.2 对于水含量超标,系统本身未配置特别的出水装置,主要是依靠硅藻土过滤器进行吸水,处理能力非常有限。
        可以通过加装真空滤油机进行过滤。真空滤油机主要利用在高真空度状态下水的沸点下降的较多,EH油在较低的温度下加热后,进入真空分离罐中,在极低的真空压力和脱气元件的共同作用下,油中的水气膜中析出迅速蒸发,然后被真空系统排出或在冷凝器中冷凝成水,完成对油的脱水过程。同时真空滤油机前、后安装有粗、精过滤器,还可以对颗粒杂质进行过滤。
        3.3 对于颗粒度超标,一方面使用系统再生装置进行过滤,另一方面,可以使用外置EH油专用滤油机对EH油进行长时间的循环过滤。
        对于EH油颗粒度污染较轻的情况,在机组运行过程中,一旦发生EH油泵出口压力与EH系统压力压差大于1MPa时,可在线更换EH油泵出入口滤网,有效保证了各油动机伺服阀的可靠运行,避免了由于调节门伺服阀卡涩造成机组负荷波动甚至停机。
        4 结语
        EH系统是汽轮机运行的控制核心,而EH油油质是其中最为关键,也是许多EH系统故障的根源。因此,强化汽轮机EH油的管理及维护,具有十分重要的意义。其中改善EH油的工作环境,严格监测和控制EH油的酸度、水含量和颗粒度,合理进行污染处置,是做好EH油系统管理的关键。
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